無刷直流電機的案例
汽車電機控制方案—單相無刷直流電機
汽車電機控制方案—單相無刷直流電機
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引言
無刷直流電機轉子采用磁鋼勵磁，定子采用集中繞組，取消了電刷和換向器，具有效率高、結構緊湊、維護需求低的特點，按照其繞組相數可以將其分為單相無刷直流電機和多相無刷直流電機兩大類。
汽車上應用的發動機冷卻水泵、冷卻風機、空調壓縮機電機等功率較高、轉速控制范圍較廣的使用三相無刷直流電機居多。而單相無刷直流電機被廣泛應用于對電機啟動性能不高、轉矩脈動要求不高的小功率散熱水泵、小功率風機中。ZLG推出的單相無刷直流電機方案適用于小功率散熱水泵，可以通過PWM單線雙向控制，適用于12V系統下50W左右的電機。
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認識單相無刷直流電機
單相無刷直流電機和三相無刷直流電機的結構相似，定子主要由定子鐵芯和電樞繞組所組成，轉子主要由永磁體構成。它們的轉子的永磁體被充成一定的磁極對數，定子鐵芯通常由磁軛和凸極所組成，定子上只有一相電樞繞組，其電樞繞組的具體連接方式如圖1所示。
圖1 單項無刷直流永磁電機的示意圖
單相無刷直流電機的定子上有一相電樞繞組W。
展開 基于Saber的無刷直流電機控制系統仿真
導讀：利用Saber仿真軟件完成無刷直流電機控制系統的研究分析。分別對控制系統中的位置傳感器、電子換向器、三相逆變電路進行研究與分析，并完成仿真模型的搭建、功能驗證和性能分析，最后對各功能模塊進行有機整合。完成控制系統的整體仿真試驗，仿真結果證明，系統設計合理，其仿真結果與理論分析相吻合。
無刷直流電機是在有刷直流電機的基礎上發展起來。1955年，美國的D.Harrison等人首次申請用晶體管換向電路代替有刷電機機械電刷的專利，標志這現代無刷直流電機的誕生。
相對于有刷電機，無刷直流電機采用電子換向代替了機械換向，轉速高，輸出功率大，壽命長，散熱好，無換向火花，噪聲低，可在高空稀薄條件下工作，廣泛應用在要求大功率重量比、響應速度快、可靠性高的隨動系統中。
隨著DSP數字控制芯片功能和速度的提高，以數字信號處理器為核心的控制電路和嵌入式控制軟件將代表無刷直流電機控制的發展方向。無刷直流電機必須和電子換向器、位置反饋器配套使用，控制更加靈活，當同時導致控制硬件、算法復雜度增加。
在無刷直流電機控制系統設計過程中利用數學仿真分析手段，可以更好的掌握系統的動態特性，驗證電路設計是否正確，元器件、控制參數選擇匹配是否合理，從而更加有效地進行系統設計。
本文利用Synopsys公司的電力電子仿真軟件Saber建立了無刷直流電機的控制系統的仿真分析模型，對該控制系統中的位置傳感器、電子換向器、三相逆變電路進行研究與分析，完成仿真模型的搭建、功能驗證和性能分析，最后利用整體模型進行系統的仿真試驗。
1 電機控制系統總體
無刷直流控制系統的組成框圖如圖1所示。
展開 電機設計及電機仿真APP系列之—永磁無刷直流電機仿真APP
電機的各種工作狀態和參數變化。用戶可通過調整仿真參數，快速得到電機的響應和性能參數，從而進行針對性的優化和改進。借助仿真APP，可大大減少電機設計迭代次數和成本，提高測試效率和準確性。
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永磁無刷直流電機是一種采用永磁體建立磁場并通過電子換向器控制電流方向的直流電動機。由于永磁體的高磁能積和電子換向器的高效控制，永磁無刷直流電機具有較高的運行效率和較低的能耗。因此，以其高效節能、運行可靠、調速性能好等優點，在航空航天、工業自動化等領域得到了廣泛應用。
本APP可實現永磁無刷直流電機仿真計算，得到電機的磁密云圖、磁鏈、反電動勢、電磁轉矩、鐵芯損耗等結果。
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展開 無位置傳感器的直流無刷電機控制系統設計與實現
引言
傳統上把具有梯形波反電勢的永磁同步電機稱為直流無刷電機。直流無刷電機的轉矩控制需要轉子位置信息來實現有效的定子電流控制。而且，對于轉速控制，也需要速度信號，使用位置傳感器是直流無刷電機矢量控制的基礎，但是，位置傳感器的存在也給直流無刷電機的應用帶來很多的缺陷與不便：首先，位置傳感器會增加電機的體積和成本；其次，連線眾多的位置傳感器會降低電機運行的可靠性，即便是現在應用最多的霍爾傳感器，也存在一定程度的磁不敏感區；再次，在某些惡劣的工作環境、例如在密封的空調壓縮機中，由于制冷劑的強腐蝕性，常規的位置傳感器根本無法使用；最后，傳感器的安裝精度還會影響電機的運行性能，增加了生產的工藝難度。
無位置傳感器控制技術是近30年來無刷直流電機（BLDCM）研究的一個重要方向。論述了國內外BLDCM無位置傳感器控制的研究現狀。著重介紹了目前應用和研究較多的幾種常規方法的基本原理、實現途徑、應用場合以及優缺點等，并對它們作了綜合分析和比較。無位置傳感器控制就是在沒有機械式位置傳感器的情況下進行的控制。此時，作為逆變器開關換向導通時序信號的轉子位置信號仍然是必不可少的，只不過不再由位置傳感器來提供，而應該由新的位置信號檢測措施來代替，即以提高電路和控制的復雜性來降低電機結構的復雜性。
目前，BLDCM無位置傳感器控制研究的核心是構架轉子位置信號檢測電路，從軟硬件兩方面間接獲得可靠的轉子位置信號，從而觸發導通相應的功率器件，驅動電機運轉。到目前為止，在眾多的位置信號檢測方法中，應用和研究較多的主要有定子電感法、速度無關位置函數法、反電勢法、基波電勢換向法和狀態觀測器法等。
1基于反電勢的轉子位置檢測方案
無刷直流電機（BushlessDCMotor，BLDCM）具有無換向火花、運行可靠、維護方便、結構簡單等優點，因而在很多場合得到了廣泛應用。
展開 
無刷/有刷電機的區別，終于有人說清楚了！
無刷直流電機內的霍爾傳感器
轉子處于不同位置的時候霍爾傳感器會產生相應的信號，并且還可以根據霍爾信號計算轉速，作為后面速度閉環的反饋值，霍爾信號具體如下圖所示；
霍爾信號
一般來說增加了霍爾傳感器，在成本和電機的結構復雜程度上都會大大增加，所以，這里可以通過檢測每一相的反電動勢（Back EMF)，來進行位置的估算以及速度的計算。
無刷直流電機的反電動勢是梯形反電動勢，具體如下圖所示；
反電動勢
無感方波的驅動方式難點在于啟動和過零點的檢測上，通常啟動可以使用三段式啟動的方式，即轉子預定位，開環強拖，開環切閉環，這三個過程。
另外還可以進行高頻注入的方式確定轉子的初始位置，然后直接進行啟動，在過零點的檢測和換相存在一定的難度。
結論
本文簡單介紹了有刷直流電機和無刷直流電機的結構和原理，以及各自的優勢。進一步介紹了無刷直流電機的六步方波驅動原理，簡單提及了閉環控制中一些注意點。作者水平有限，文中難免存在不足和錯誤之處，請各位大佬不吝賜教。
好的，這期就先到這里，我們下期再見。
展開 無刷/有刷電機的區別，終于有人說清楚了！
無刷直流電機內的霍爾傳感器
轉子處于不同位置的時候霍爾傳感器會產生相應的信號，并且還可以根據霍爾信號計算轉速，作為后面速度閉環的反饋值，霍爾信號具體如下圖所示；
霍爾信號
一般來說增加了霍爾傳感器，在成本和電機的結構復雜程度上都會大大增加，所以，這里可以通過檢測每一相的反電動勢（Back EMF)，來進行位置的估算以及速度的計算。
無刷直流電機的反電動勢是梯形反電動勢，具體如下圖所示；
反電動勢
無感方波的驅動方式難點在于啟動和過零點的檢測上，通常啟動可以使用三段式啟動的方式，即轉子預定位，開環強拖，開環切閉環，這三個過程。
另外還可以進行高頻注入的方式確定轉子的初始位置，然后直接進行啟動，在過零點的檢測和換相存在一定的難度。
結論
本文簡單介紹了有刷直流電機和無刷直流電機的結構和原理，以及各自的優勢。進一步介紹了無刷直流電機的六步方波驅動原理，簡單提及了閉環控制中一些注意點。作者水平有限，文中難免存在不足和錯誤之處，請各位大佬不吝賜教。
好的，這期就先到這里，我們下期再見。
展開 有刷電機 VS 無刷電機，究竟有啥區別？
今天分享一下關于有刷、無刷電機的區別，首先我們先了解一下電機的分類！
原來電機還分直流電機、交流電機這兩種，而無刷電機、有刷電機是劃分到直流電機這一類別，那么問題來了，同屬一個類別的無刷、有刷究竟有何區別呢？
一、從組成結構區分
二、從工作原理區分
LearnEngineering制作的動畫，講解了無刷直流電動機的工作原理。
無刷直流電機主要由用永磁材料制造的轉子、帶有線圈繞組的定子和位置傳感器(可有可無)組成！
無刷直流電機由電動機主體和驅動器組成，是一種典型的機電一體化產品。由于無刷直流電動機是以自控式運行的，所以不會像變頻調速下重載啟動的同步電機那樣在轉子上另加啟動繞組，也不會在負載突變時產生振蕩和失步。
無刷就是有刷電機中的“電刷”沒有了，電刷在有刷電機里扮演的角色是通過換向器向轉子里的線圈通電。
原來無刷電機采用永磁體來做轉子，轉子里是沒有線圈的。由于轉子里沒有線圈，所以不需要用于通電的換向器和電刷。取而代之的是作為定子的線圈。（如下圖所示）
無刷電機的起源從頭來講也是比較簡單的：大部分有刷直流電機的問題都來自于電刷。
電刷可能打火花、磨損、產生很強的噪音并產生很大一部分功耗，導致速度被嚴重限制，且不容易冷卻。
展開 【電氣知識】有刷電機 VS 無刷電機，究竟有啥區別？
今天分享一下關于有刷、無刷電機的區別，首先我們先了解一下電機的分類！
原來電機還分直流電機、交流電機這兩種，而無刷電機、有刷電機是劃分到直流電機這一類別，那么問題來了，同屬一個類別的無刷、有刷究竟有何區別呢？
一、從組成結構區分
附視頻講解：
二、從工作原理區分
LearnEngineering制作的動畫，講解了無刷直流電動機的工作原理。
無刷直流電機主要由用永磁材料制造的轉子、帶有線圈繞組的定子和位置傳感器(可有可無)組成！
附視頻講解：
無刷直流電機由電動機主體和驅動器組成，是一種典型的機電一體化產品。由于無刷直流電動機是以自控式運行的，所以不會像變頻調速下重載啟動的同步電機那樣在轉子上另加啟動繞組，也不會在負載突變時產生振蕩和失步。
無刷就是有刷電機中的“電刷”沒有了，電刷在有刷電機里扮演的角色是通過換向器向轉子里的線圈通電。
看完上邊兩個視頻之后對無刷、有刷電機有更深刻的了解了嗎？ 那么小編再次提問，沒有電刷的電機是如何向轉子里的線圈通電的呢？
原來無刷電機采用永磁體來做轉子，轉子里是沒有線圈的。由于轉子里沒有線圈，所以不需要用于通電的換向器和電刷。取而代之的是作為定子的線圈。（如下圖所示）
無刷電機的起源從頭來講也是比較簡單的：大部分有刷直流電機的問題都來自于電刷。
電刷可能打火花、磨損、產生很強的噪音并產生很大一部分功耗，導致速度被嚴重限制，且不容易冷卻。
這意味著您不能在任何易燃物周圍、需要長使用壽命、靜音或高效率的應用條件下、在任何高速或高功耗系統中使用有刷直流電機。
這都是電刷顯著的缺點，取消電刷就可以解決這些問題，但是不好的地方是同時消除了機械換向。
展開 用于無刷直流電機的汽車電動直流電機控制器的工作原理
用于無刷直流電機的汽車電動直流電機控制器的工作原理-博揚智能
直流電機控制器的具體細節取決于電機類型（有刷、無刷、步進）和使用該電機的設備的功能。例如，與有刷電機的工業直流電機控制器相比，用于無刷直流(BLDC)電機的電動汽車直流電機控制器具有不同的設計和工作原理。
控制器分為數字和模擬版本。數字直流電機控制器與其模擬變體之間的主要區別在于前者包括基于微控制器(MCU)的硬件和固件。
一些直流電機控制器類型可以接收來自電機的反饋、檢測錯誤并糾正它們，使值與設定值一致。它們被稱為閉環或反饋控制器。
或者，即使發生故障，開環或非反饋控制器也不會影響這種情況，因為它不會檢測到故障。您可以在不需要自動控制的簡單系統中找到此類控制器。
開環和閉環系統是控制理論的基本概念。根據電子設備的要求或復雜性，您可以實施帶或不帶反饋的控制系統。例如，步進電機可以與開環控制器一起運行。用于高性能應用中精確定位的伺服直流電機控制器是一個閉環系統。
圖中顯示了閉環和開環控制系統的示例。在第一種情況下，機器人的電機控制器接收反饋并根據景觀條件調節速度。在非反饋系統的情況下，電機控制器得不到反饋。因此，機器人的速度在到達平臺時會降低。
展開 基于 Simplorer 和 Maxwell 的永磁無刷直流電動機的設計仿真
永磁無刷直流電機的原理
無刷直流電動機是利用電子開關電路代替有刷直流電動機得機械換向。無刷直流電動機為了實現無機械接觸換相，取消了電刷，將電樞繞組和永磁磁鋼分別放在定子和轉子上。
為了實現對電動機轉速和轉動方向的控制，無刷直流電動機必須具有由轉子位置傳感器、控制電路及功率器件共同構成的換相裝置。所以無刷直流電動機是一種典型的機電一體化產品。
無刷直流電動機由電動機和電子驅動器兩部分組成，如圖１所示。永磁無刷直流電動機的位置傳感器與電動機轉子同軸，控制電路對位置信號進行邏輯變換后產生驅動信號，驅動信號經功率開關器件，使電動機的各相繞組按一定的順序工作。
永磁無刷直流電動機的設計
主要性能指標
永磁無刷直流電動機設計的指標是，額定功率為 100 Ｗ，標稱電壓為 115 V，相數為3，額定轉速為4000 r/min，兩相導通三相六狀態方波設計，電機使用環境溫度≤８０℃。
電機主要尺寸的確定
電機的主要尺寸有經驗公式為：
Ｄｉｌ為電樞內徑，Ｌｅｆ為電動機長度，Ｐ為計算電磁功率，α 為極弧系數，Ａ為電負荷，Ｂδ 為磁負荷，ｎＮ為額定轉速。
永磁無刷直流電動機的設計流程主要包括 ：主要尺寸、長徑比、齒寬和軛高的計算、永磁體尺寸和繞組參數的確定等。
通過對電動機參數的計算、校驗，最終確定電動各個部分的參數。
定子設計：槽數為９；定子的內徑為 30 ｍｍ；槽口寬為 2.5 ｍｍ；槽口深為 0.5 ｍｍ；槽深為 10.5 ｍｍ；定子齒寬為５ｍｍ。
轉子設計：外徑為 29 ｍｍ；永磁體厚度為３ｍｍ；轉子內孔直徑為 10 ｍｍ，轉子磁環為５對極，粘接釹鐵硼，15℃下剩磁通密度 0.654Ｔ，矯頑力為421ｋＡ/ｍ；
繞組：每槽匝數為 45 匝；線徑為 0.62 ｍｍ。
展開 8 件帶有無刷直流電機的推進器 ￥5
8 件帶有無刷直流電機的推進器。
【知識分享】有刷電機與無刷電機的區別
直流電機分為有刷電機和無刷電機，這里所說的“刷”是指碳刷。那碳刷長什么樣呢？
那直流電機為什么要碳刷呢？有碳刷和沒碳刷有什么不一樣呢？我們接著往下看！
直流有刷電機原理
如圖1所示，這是一個直流有刷電機結構模型圖。兩個固定的異性磁鐵，中間放置一個線圈，線圈兩端分別接在兩個半圓形的銅環上，銅環兩端與固定的碳刷相接觸，然后給碳刷兩端分別接上直流電源。
圖1
接上電源以后，電流如圖1中箭頭所示。根據左手定則，黃色線圈受到垂直向上的電磁力；藍色線圈受到垂直向下的電磁力。電機轉子開始作順時針旋轉，旋轉90度以后，如圖2所示：
圖2
此時，碳刷剛好在兩個銅環中間空隙處，整個線圈回路沒有電流。但是在慣性的作用下，轉子依然在繼續旋轉。
圖3
轉子在慣性的作用下轉到上述位置時，線圈電流如圖3所示。根據左手定則，藍色線圈受到垂直向上的電磁力；黃色線圈受到垂直向下的電磁力。電機轉子繼續作順時針旋轉，旋轉90度以后，如圖4所示：
圖4
此時，碳刷剛好也在兩個銅環中間空隙處，整個線圈回路沒有電流。但是在慣性的作用下，轉子依然在繼續旋轉。然后又重復上述步驟，一直循環下去。
直流無刷電機
如圖5所示，這是一個直流無刷電機結構模型圖。
展開 圖解：無刷電機工作及控制原理，寫的真好
第四部分：外轉子無刷直流電機
看完了內轉子無刷直流電機的結構，我們來看外轉子的。其區別就在于，外轉子電機將原來處于中心位置的磁鋼做成一片片，貼到了外殼上，電機運行時，是整個外殼在轉，而中間的線圈定子不動。外轉子無刷直流電機較內轉子來說，轉子的轉動慣量要大很多(因為轉子的主要質量都集中在外殼上)，所以轉速較內轉子電機要慢，通常KV值在幾百到幾千之間。也是航模主要運用的無刷電機。
順便啰嗦一下吧。無刷電機KV值定義為：轉速/V，意思為輸入電壓每增加1伏特，無刷電機空轉轉速增加的轉速值。比如說，標稱值為1000KV的外轉子無刷電機，在11伏的電壓條件下，最大空載轉速即為：11000rpm(rpm的含義是：轉/分鐘)。
同系列同外形尺寸的無刷電機，根據繞線匝數的多少，會表現出不同的KV特性。繞線匝數多的，KV值低，最高輸出電流小，扭力大;繞線匝數少的，KV值高，最高輸出電流大，扭力小。我先前測試過穿越機2204電機的極限電流，單電機能彪上25A，而2212系列電機15A都上不了。
外轉子無刷直流電機的結構
分析方法也和內轉子電機類似，大家可以自己分析一下，根據右手螺旋定理判斷線圈的N/S極，轉子永磁體的N極與定子繞組的S極有對齊(吸引)的趨勢，轉子永磁體的S極與定子繞組的N極有對齊(吸引)的趨勢，從而驅動電機轉動。
經典無刷電機2212 1000kv電機結構分析。
圖為DJI 2312S電機和XXD 2212電機的(解剖圖)
其結構如下：定子繞組固定在底座上，轉軸和外殼固定在一起形成轉子，插入定子中間的軸承。
展開 直流無刷驅動MS4932三相正弦波 DC 電機控制器 三相有感正弦波BLDC預驅動，支持空間向量調制（SVM)
產品描述:
MS4932是一款三相正弦波無刷直流電機(BLDC)或永磁同步電機(PMSM)控制器。該芯片對霍爾感應信號進行處理，控制器可以通過開關三相轉換器來實現 PWM 交換。MS4932/MS4932N 有兩種 PWM 模式：正弦波模式和方波模式。該芯片具有過壓保護、過流保護、短路保護以及過溫保護，用來保護芯片及馬達不會受到損壞。
ANSYS Maxwell：無刷直流電機快速入門教程 發布時間：2026年1月 文件規格：MP4格式，視頻編碼為h264，分辨率1920×1080 授課語言：英語 課程時長：1小時30分鐘 文件大小：
ANSYS Maxwell：無刷直流電機快速入門教程 發布時間：2026年1月 文件規格：MP4格式，視頻編碼為h264，分辨率1920×1080 授課語言：英語 課程時長：1小時30分鐘 文件大小：2GB
